【手続補正書】
【提出日】平成18年3月17日(2006.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の量子暗号システムについて説明する。近年、高速大容量な通信技術として光通信が広く利用されているが、このような光通信システムでは、光のオン／オフで通信が行われ、オンのときに大量の光子が送信されているため、量子効果が直接現れる通信系にはなっていない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図９は、従来の偏光を利用した量子鍵配送の概要を示す図である。たとえば、水平垂直方向の偏光を識別可能な測定器では、量子通信路上の、水平方向（０°）に偏光された光と垂直方向（９０°）に偏光された光とを正しく識別する。一方、斜め方向（４５°，１３５°）の偏光を識別可能な測定器では、量子通信路上の、４５°方向に偏光された光と１３５°方向に偏光された光とを正しく識別する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
つぎに、受信者は、受信コード（＋：水平垂直方向に偏光された光を識別可能な測定器，×：斜め方向に偏光された光を識別可能な測定器）をランダムに決定し、量子通信路上の光を測定する（受信信号）。そして、受信コードと受信信号の組み合わせによって受信データを得る。ここでは、受信データとして、水平方向に偏光された光と＋の組み合わせで０を、垂直方向に偏光された光と＋の組み合わせで１を、４５°方向に偏光された光と×の組み合わせで０を、１３５°方向に偏光された光と×の組み合わせで１を、それぞれ得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図１は、本発明にかかる量子暗号システムにおける通信装置（送信機，受信機）の構成を示す図である。この量子暗号システムは、情報ｍaを送信する機能を備えた送信側の通信装置と、伝送路上で雑音等の影響を受けた情報ｍa、すなわち情報ｍbを受信する機能を備えた受信側の通信装置と、から構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、送信側の通信装置は、量子通信路を介して情報ｍaを送信し、公開通信路を介してシンドロームｓAを送信し、これらの送信情報に基づいて暗号鍵（受信側との共通鍵）を生成する暗号鍵生成部１と、暗号化部２１が暗号鍵に基づいて暗号化したデータを、送受信部２２が公開通信路を介してやりとりする通信部２と、を備え、受信側の通信装置は、量子通信路を介して情報ｍbを受信し、公開通信路を介してシンドロームｓAを受信し、これらの受信情報に基づいて暗号鍵（送信側との共通鍵）を生成する暗号鍵生成部３と、暗号化部４２が暗号鍵に基づいて暗号化したデータを、送受信部４１が公開通信路を介してやりとりする通信部４と、を備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記送信側の通信装置では、量子通信路上に送信する情報ｍaとして、偏光フィルターを用いて所定の方向に偏光させた光（図９参照）を、受信側の通信装置に対して送信する。一方、受信側の通信装置では、水平垂直方向（０°，９０°）の偏光を識別可能な測定器と斜め方向（４５°，１３５°）の偏光を識別可能な測定器とを用いて、量子通信路上の、水平方向（０°）に偏光された光と垂直方向（９０°）に偏光された光と４５°方向に偏光された光と１３５°方向に偏光された光とを識別する。なお、各測定器は、規定された方向に偏光された光については正しく認識できるが、たとえば、斜め方向に偏光された光を水平垂直方向（０°，９０°）の偏光を識別可能な測定器にて測定すると、水平方向と垂直方向に偏光された光をそれぞれ５０％の確率でランダムに識別する。すなわち、識別可能な偏光方向に対応していない測定器を用いた場合には、その測定結果を解析しても、偏光された方向を正しく識別することができない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、ガウス近似法（Gaussian Approximation）による最適化を用いて、暫定的に、列の重み配分λ（γi）と行の重み配分ρuを求める（ステップＳ２３）。なお、行の重み配分の生成関数ρ（ｘ）はρ（ｘ）＝ρuｘu-1＋（１−ρu）ｘuとする。また、重みｕはｕ≧２の整数であり、ρuは行における重みｕの割合を表す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、有限アフィン幾何の行の分割により構成可能な、行の重み｛ｕ，ｕ＋１｝を選択し、さらに（１）式を満たす分割係数｛ｂu，ｂu+1｝を求める（ステップＳ２４）。なお、ｂu，ｂu+1は非負の整数とする。
ｂu＋ｂu+1（ｕ＋１）＝２s      …（１）
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
具体的には、下記（２）式からｂuを求め、上記（１）式からｂu+1を求める。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
【数１】
2004112278.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、上記決定したパラメータｕ，ｕ＋１，ｂu，ｂu+1によって（上記行の分割処理によって）更新された行の重みの比率ρu´，ρu+1´を（３）式により求める（ステップＳ２５）。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
【数２】
2004112278.tif 000002
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、ガウス近似法による最適化を用いて、さらに上記で求めたｕ，ｕ＋１，ρu´，ρu+1´を固定のパラメータとして、暫定的に、列の重み配分λ（γi）を求める（ステップＳ２６）。なお、重みγiはγi≧２の整数であり、λ（γi）は列における重みγiの割合を表す。また、列数が１以下となる重み（λ（γi）≦γi／ｗt，ｉは正の整数）を候補から削除する。ただし、ｗtはＡＧ（２，２s）に含まれる１の総数を表す。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、ガウス近似法による最適化を用いて、さらに上記で求めたｕ，ｕ＋１，ρu´，ρu+1´と｛γ1，γ2，…γl｝を固定パラメータとして、列の重み配分λ（γi）と行の重み配分ρuを求める（ステップＳ２８）。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
つぎに、パリティ検査行列生成部１０では、分割処理を行う前に、列の重み配分λ（γi）と行の重み配分ρuを調整する（ステップＳ２９）。なお、調整後の各重みの配分は、可能な限りガウス近似法で求めた値に近い値にする。図５は、ステップＳ２９における最終的な列の重み配分λ（γi）と行の重み配分ρuを示す図である。なお、ｎ（γi）は重み単位の総列数を表し、ｎuは重み単位の総行数を表す。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで、上記ランダム分割の一例として、「乱数系列のラテン方陣を用いた分割方法」を詳細に説明する。ここでは、ランダム分割を行う場合のランダム系列を容易かつ確定的に生成する。この方法による利点は、送信側と受信側が同じランダム系列を生成できることにある。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
光子生成部１２により生成した光信号を受け取った受信側の通信装置の光子受信部３２では、量子通信路上の光を測定する（受信信号）。そして、受信コードと受信信号の組み合わせによって自動的に決まる受信データを得る（ステップＳ１３）。ここでは、受信データとして、水平方向に偏光された光と＋の組み合わせで０を、垂直方向に偏光された光と＋の組み合わせで１を、４５°方向に偏光された光と×の組み合わせで０を、１３５°方向に偏光された光と×の組み合わせで１を、それぞれ得る。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
シンドローム復号部３３では、パリティ検査行列Ｈと受信データｍBを用いてｍBのシンドロームＳB＝ＨｍBを計算し、さらに、ｍAのシンドロームＳAとｍBのシンドロームＳBを用いてシンドロームＳ＝ＳA＋ＳBを計算する（ステップＳ１５）。そして、シンドロームＳに基づいて送信データｍAを推定する（ステップＳ１６）。ここでは、ｍB＝ｍA＋ｅ（雑音等）と仮定し、式（１５）に示すようにシンドロームＳを変形した後、シンドローム復号によりｅを求め、送信データｍAを求める（ステップＳ１６）。なお、ＳA＋ＳB，ｍA＋ｅの＋は排他的論理和を表す。
Ｓ＝ＳA＋ＳB
＝ＨｍA＋ＨｍB
＝Ｈ（ｍA＋ｍB）
＝Ｈ（ｍA＋ｍA＋ｅ）
＝Ｈｅ                  …（１５）
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】  実施の形態１の量子鍵配送を示すフローチャートである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】  最終的な列の重み配分λ（γi）と行の重み配分ρuを示す図であ
る。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004112278.tif 000003
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004112278.tif 000004